Ankstyvieji elektros išradėjai ir novatoriai

Elektros istorija prasideda nuo William Gilbert (1544–1603), gydytojo ir gamtos žinovo, tarnavusio karalienei Elžbietai pirmajai Anglijai. Prieš Gilbertą viskas, kas buvo žinoma apie elektrą ir magnetizmą, buvo tas, kuris buvo švelniausias akmuo (magnetitas) pasižymėjo magnetinėmis savybėmis ir kad gintaro ir čiurkšlės trynimas pritrauktų įvairių medžiagų gabalėlius.

1600 m. Gilbertas išleido savo traktatą „De magnete, Magneticisique Corporibus“ („Ant magneto“). Mokslinėje lotyniškai išspausdintoje knygoje paaiškinti metai, kai Gilbertas tyrinėjo ir eksperimentavo su elektra ir magnetu. Gilbertas labai sukėlė susidomėjimą naujuoju mokslu. Tai buvo Gilbertas, kuris savo garsiojoje knygoje sukūrė posakį „electrica“.

Įkvėptas ir išsilavinęs keletas europiečių išradėjų Gilbertas, įskaitant Otto von Guericke (1602–1686) iš Vokietijoje, Charles Francois Du Fay (1698–1739) iš Prancūzijos ir Stephen Gray (1666–1736) iš Anglijos išplėtė žinios.

Otto von Guericke pirmasis įrodė, kad gali egzistuoti vakuumas. Sukurti vakuumą buvo būtina atliekant visus tolimesnius elektronikos tyrimus. 1660 m. Von Guericke išrado mašiną, gaminančią statinę elektrą; tai buvo pirmasis elektros generatorius.

1729 m. Steponas Grėjus atrado elektros laidumo principą, o 1733 m. - Charlesas Francois du Fay'as. atrado, kad elektra būna dviejų formų, kurias jis pavadino dervingomis (-) ir stiklakūnėmis (+), dabar vadinamas neigiamomis ir teigiamas.

Leydeno indas buvo originalus kondensatorius, prietaisas, kaupiantis ir išleidžiantis elektros krūvį. (Tuo metu elektra buvo laikoma paslaptingu skysčiu ar jėga.) Leydeno indas buvo išrastas 1745 m. Beveik tuo pačiu metu Olandijoje. akademikas Pieteris van Musschenbroekas (1692–1761). 1745 m. ir Vokietijoje vokiečių dvasininkas ir mokslininkas Ewald Christian Von Kleist (1715–1759). Kai Von Kleistas pirmą kartą palietė savo Leydeno stiklainį, jis gavo galingą smūgį, kuris numušė jį į grindis.

Leydeno indas pavadintas Musschenbroek gimtojo miesto ir Leydeno universiteto vardu prancūzų mokslininko ir dvasininko Jean-Antoine Nollet (1700–1770). Indelis taip pat buvo vadinamas Kleistiano indeliu po Von Kleisto, tačiau šis vardas neprilipo.

JAV tėvas Beno Franklino (1705–1790) svarbus atradimas buvo tas, kad elektra ir žaibas buvo tas pats. Franklino žaibolaidis buvo pirmasis praktinis elektros pritaikymas. gamtos filosofas Henry Cavendish iš Anglijos, Coulomb Prancūzijoje ir Luigi Galvani Italijos valstybių narių padarė mokslinį indėlį ieškant praktinio elektros energijos naudojimo būdo.

1747 m. Britų filosofas Henry Cavendishas (1731–1810) pradėjo matuoti įvairių medžiagų laidumą (gebėjimą nešti elektros srovę) ir paskelbė savo rezultatus. Prancūzų karo inžinierius Charlesas-Augustinas de Coulombas (1736–1806) 1779 m. Atrado tai, kas vėliau bus pavadintas „Kulono įstatymu“, kuris apibūdino elektrostatinę traukos ir atbaidymo jėgą. O 1786 m. Italų gydytojas Luigi Galvani (1737–1798) pademonstravo tai, ką mes dabar suprantame kaip nervinių impulsų elektrinį pagrindą. Galvani garsiai sukėlė varlių raumenų trūkčiojimą, atleisdama juos kibirkštimi iš elektrostatinio aparato.

Po Cavendisho ir Galvani darbo atėjo grupė svarbių mokslininkų ir išradėjų, įskaitant Alessandro Volta (1745–1827) Italijos, Danijos fizikas Hansas Christianas Ørstedas (1777–1851), prancūzų fizikas Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georgas Ohmas (1789–1854) iš Vokietijos, Michaelas Faradėjus (1791–1867) iš Anglijos ir Josephas Henry (1797–1878) iš JAV.

Josephas Henris buvo elektros energijos tyrinėtojas, kurio darbas įkvėpė daugelį išradėjų. Pirmasis Henrio atradimas buvo tas, kad magneto galią galima nepaprastai sustiprinti apvijant jį izoliuota viela. Jis buvo pirmasis asmuo, pagaminęs magnetą, galintį pakelti 3500 svarų svorį. Henris parodė skirtumą tarp "kiekio" magnetų, sudarytų iš lygiagrečiai sujungtų ir sujaudintų vielos ilgių keli dideli elementai, o „intensyvumo“ magnetai suvynioti viena ilga viela ir sužadinti baterija, sudaryta iš eilės elementų. Tai buvo originalus atradimas, smarkiai padidinantis tiesioginį magneto naudingumą ir jo galimybes būsimiems eksperimentams.

Michaelas Faradėjus, Williamas Sturgeonas (1783–1850) ir kiti išradėjai greitai atpažino Henrio atradimų vertę. Sturgeonas didžiai kalbėjo: „Profesoriui Josephui Henry buvo sudaryta galimybė sukurti magnetinę jėgą, kuri visiškai užtemdo kiekvieną kitą ištisus magnetizmo metraščius, o lygiagretės nerandama po to, kai stebuklingai švenčiamas Rytų impoztorius sustojo savo geležyje karstas “.

Ši įprasta frazė yra nuoroda į neaiškų pasakojimą, kurį šie Europos mokslininkai papasakojo apie Muhammadą (571–632 m. Pr. Kr.), Islamas. Ta pasaka iš tikrųjų buvo ne apie Muhammadą, o greičiau pasaką Plinijus Vyresnysis (23–70 val.) Apie karstą Aleksandrijoje, Egipte. Anot Plinijaus, Serapio šventykla Aleksandrijoje buvo pastatyta su galingais luitai, tokie galingi kad buvo sakoma, kad jaunesnės sesers Kleopatros sesers Arsinos IV (68–41 m. pr. Kr.) geležinis karstas buvo pakabintas oro.

Josephas Henris taip pat atrado savęs ir savitvardos reiškinius. Jo eksperimente per antrą pastato aukštą per laidą siunčiama srovė sukėlė sroves per panašų laidą rūsyje, esančiame dviem aukštais žemiau.

Telegrafas buvo ankstyvas išradimas, perduodantis per atstumą pranešimus per elektros energiją, kuri vėliau buvo pakeista telefonu. Žodis telegrafija kilęs iš graikų kalbos žodžių tele, reiškiančio tolimą, ir grapho, reiškiančio rašymą.

Pirmieji bandymai siųsti signalus elektra (telegrafu) buvo daromi daug kartų prieš tai, kai Henris susidomėjo šia problema. Williamo Sturgeono elektromagneto išradimas paskatino Anglijos tyrinėtojus eksperimentuoti su elektromagnetu. Eksperimentai nepavyko ir atsirado tik tokia srovė, kuri susilpnėjo po kelių šimtų pėdų.

Tačiau Henris nubrėžė mylią baudos vielos, uždėjo „intensyvumą“ baterija viename gale, o kita armatūra privertė smogti varpu. Šiame eksperimente Josephas Henris atrado pagrindinę mechaniką už elektrinis telegrafas.

Šis atradimas buvo padarytas 1831 m., Likus metams prieš tai, kai Samuelis Morse'as (1791–1872) išrado telegrafą. Neprieštaraujama, kas išrado pirmąjį telegrafo aparatą. Tai buvo Morzės laimėjimas, tačiau atradimas, kuris motyvavo ir leido Morzei sugalvoti telegrafą, buvo Josepho Henry laimėjimas.

Pačiais Henrio žodžiais: „Tai buvo pirmasis atradimas to, kad galvaninę srovę galima perduoti dideliu atstumu tiek mažai sumažinus jėgą, kad būtų padarytas mechaninis poveikis, tiek priemonių, kuriomis galėtų būti perduodama įvykdyta. Mačiau, kad dabar elektrinis telegrafas buvo praktiškas. Aš negalvojau apie kokią nors konkrečią telegrafo formą, o turėjau omenyje tik bendrą faktą, kad dabar buvo įrodyta, kad a galvaninė srovė gali būti perduodama dideliais atstumais, turint pakankamai galios, kad būtų galima pasiekti norimą mechaninį poveikį objektas “.

Tada Henris ėmėsi suprojektuoti magnetinį variklį ir sugebėjo įjungti slenkamąjį strypo variklį kurį jis sumontavo pirmasis automatinis polių keitiklis, arba komutatorius, kada nors naudotas su elektrine baterija. Jam nepavyko sukurti tiesioginio sukamojo judesio. Jo baras virpėjo kaip pėsčiųjų garlaivio spindulys.

Tomas Davenportas (1802–1851), kalvis iš Brandono, Vermontas, 1835 m. Pastatė keliui vertą elektromobilį. Po dvylikos metų JAV elektrikas Moses Farmer (1820–1893) eksponavo elektra varomą lokomotyvą. 1851 m. Masačusetso išradėjas Charlesas Graftonas Pageas (1712–1868) vairavo elektromobilį trasose. Baltimorės ir Ohajo geležinkelių atkarpa nuo Vašingtono iki Bladensburgo devyniolikos mylių atstumu valanda.

Tačiau tuo metu akumuliatorių kaina buvo per didelė, o elektrinio variklio naudojimas transporte dar nebuvo praktiškas.

Dinaminio arba elektrinio generatoriaus principą atrado Michaelas Faradėjus ir Josephas Henris, tačiau jo tobulinimo praktiniu elektros generatoriumi procesas užtruko daug metų. Neturint energijos generavimo dinamo, elektrinio variklio vystymasis buvo sustabdytas, ir elektra negalėjo būti plačiai naudojama transportavimui, gamybai ar apšvietimui, kaip ji naudojama šiandien.

Arkos lemputę kaip praktišką apšvietimo prietaisą 1878 m. Išrado Ohajo inžinierius Charlesas Brushas (1849–1929). Kiti užsipuolė elektrinio apšvietimo problemą, tačiau jų sėkmei trukdė tinkamų anglių trūkumas. Šepetys iš vieno dinamo nušvietė keletą žibintų iš eilės. Pirmieji „Brush“ žibintai buvo naudojami gatvių apšvietimui Cleveland mieste, Ohajo valstijoje.

Kiti išradėjai patobulino lanko šviesą, tačiau buvo trūkumų. Lauko apšvietimui ir didelėms salėms lankiniai žibintai gerai veikė, tačiau lankiniai žibintai negalėjo būti naudojami mažose patalpose. Be to, jie buvo nuoseklūs, tai yra, srovė praeidavo pro kiekvieną žibintą paeiliui, o įvykus avarijai visa serija pasitraukdavo. Visą patalpų apšvietimo problemą turėjo išspręsti vienas garsiausių Amerikos išradėjų: Tomas Alva Edisonas (1847–1931).

Pirmasis iš Edisono daugialypiai išradimai su elektra buvo automatinis balsų registratorius, už kurį jis gavo patentą 1868 m., tačiau nesugebėjo sukelti šio prietaiso susidomėjimo. Tada jis išrado a vertybinių popierių biržojeir pradėjo patikros paslaugą Bostone su 30 ar 40 abonentų ir veikė iš kambario virš Auksinės biržos. Šią mašiną Edisonas bandė parduoti Niujorke, tačiau jis grįžo į Bostoną, nesulaukęs sėkmės. Tada jis išrado dvipusį telegrafą, kuriuo vienu metu gali būti siunčiami du pranešimai, tačiau bandymo metu mašina sugedo dėl padėjėjo kvailumo.

1869 m. Edisonas buvo vietoje, kai nepavyko telegrafo „Auksinių indikatorių“ bendrovėje - koncerne, teikiančiame biržos aukso kainas savo abonentams. Tai lėmė jo paskyrimą superintendentu, tačiau pasikeitus įmonės savininkui, jis išstūmė iš jo suformuotų pareigų, su Franklinas L. Popiežius, popiežiaus, Edisono ir kompanijos, pirmosios elektros inžinierių firmos JAV, partnerystė.

Neilgai trukus Tomas Edisonas išleido išradimą, kuris jį pradėjo sėkmės kelyje. Tai buvo patobulinta akcijų rodyklė, ir „Gold and Stock Telegraph“ įmonė sumokėjo jam už tai 40 000 USD. Tomas Edisonas iškart įsteigė parduotuvę Niuarke. Jis patobulino tuo metu galiojusią automatinės telegrafijos sistemą ir įdiegė ją į Angliją. Jis eksperimentavo su povandeniniais laidais ir sukūrė keturlapio telegrafijos sistemą, pagal kurią viena viela buvo padaryta atlikti keturių darbų.

Šiuos du išradimus nusipirko Jay Gould, „Atlantic and Pacific Telegraph Company“ savininkas. Gould sumokėjo 30 000 USD už keturračio sistemą, tačiau nesutiko sumokėti už automatinį telegrafą. Gouldas buvo nusipirkęs „Western Union“ - vienintelį jo konkursą. „Kai Gouldas įgavo„ Western Union “, - sakė Edisonas, - aš nežinojau, kad tolesnė telegrafo pažanga neįmanoma, ir perėjau į kitas linijas“.

Edisonas atnaujino darbą „Western Union Telegraph“ kompanijoje, kur išrado anglies siųstuvą ir pardavė jį „Western Union“ už 100 000 USD. 1876 ​​m. Edisonas įkūrė laboratorijas ir gamyklas Menlo parke, Naujajame Džersyje, ir būtent ten jis išrado fonografas, užpatentuotas 1878 m., ir pradėjo eksperimentų seriją, kurios metu buvo pagaminta jo kaitrinė lempa.

Tomas Edisonas buvo skirtas gaminti elektrinė lempa skirtas naudoti patalpose. Pirmieji jo tyrimai buvo skirti patvariam siūlui, kuris degtų vakuume. Eksperimentų su platinos viela ir įvairiais ugniai atspariais metalais, kaip ir daugelio kitų medžiagų, įskaitant žmonių plaukus, rezultatai buvo nepatenkinami. Edisonas padarė išvadą, kad sprendimas, o ne metalas, buvo tam tikros rūšies anglis. Anglų išradėjas Josephas Swanas (1828–1914) padarė tokią pačią išvadą 1850 m.

1879 m. Spalio mėn., Po keturiolikos mėnesių sunkaus darbo ir išleidus 40 000 USD, buvo išbandytas viename iš Edisono gaublių užklijuotas karbonizuotas medvilnės siūlas, kuris truko keturiasdešimt valandų. "Jei tai sudegs keturiasdešimt valandų" tarė Edisonas, "Aš žinau, kad galiu priversti sudeginti šimtą". Ir taip jis padarė. Reikėjo geresnio siūlelio. Edisonas jį rado anglies pavidalo juostelėse iš bambuko.

Edisonas taip pat sukūrė savo tipą dinamo, didžiausias kada nors pagamintas iki to laiko. Kartu su Edisono kaitrinėmis lempomis, tai buvo vienas iš 1881 m. Paryžiaus elektrinės ekspozicijos stebuklų.

Netrukus Europoje ir Amerikoje buvo sumontuotos elektrinės priežiūros įrenginiai. Pirmoji puiki Edisono centrinė stotis, tiekianti energiją trims tūkstančiams lempų, buvo pastatyta Holborno viaduke, Londone, 1882 m. ir tų pačių metų rugsėjį buvo pastatyta pirmoji centrinė stotis Amerikoje Niujorko „Pearl Street“ stotis operacija.

• Beauchampas, Kennethas G. "Telegrafijos istorija". JK „Stevenage“: Inžinerijos ir technologijos institutas, 2001 m.
• Brittainas, J. E. „Amerikos elektros istorijos posūkio taškai“. Niujorkas: Elektros ir elektronikos inžinierių instituto leidykla, 1977 m.
• Kleinas, Maury. "Elektros gamintojai: garas, elektra ir vyrai, kurie išrado šiuolaikinę Ameriką". Niujorkas: „Bloomsbury Press“, 2008 m.
• Šektanas, Jonatanas. „Novatoriški XVIII amžiaus moksliniai eksperimentai, išradimai ir atradimai“. „Greenwood Press“, 2003 m.